Ökosystemresilienz unter Klimawandel - Wirkung und Interaktion von stabilisierenden Mechanismen in mediterranen Ökosystemen

Description: Ökosysteme können häufig den Einfluss von Störungen auf die Vegetation durch interne Puffermechanismen abfedern, die plötzliche, starke Veränderungen des Ökosystems zunächst verhindern. Diese Mechanismen agieren auf verschiedenen Ebenen des Systems, welche von der Population (z.B. Variabilität von Eigenschaften/Traits) über die Pflanzengemeinschaft (z.B. Arten mit ähnlicher Ökosystemfunktion) bis zur Landschaftsebene (z.B. Refugien, Selbstorganisation) reichen. Obwohl die Bedeutung von einzelnen Puffermechanismen in zahlreichen Ökosystemen untersucht wurde, fehlt bislang das Verständnis darüber, wie diese ineinander greifen. Daher ist oft unbekannt, was Ökosysteme unter heutigen Bedingungen stabilisiert und wie sich dies unter Klimawandel verändern könnte. Das Ziel dieses Projektes ist daher, den Einfluss von Puffermechanismen auf verschiedenen Ebenen des Ökosystems erst in einem artenreichen mediterranen System im Südwesten Australiens zu untersuchen und die Ergebnisse anschließend zu verallgemeinern. Die Eneabba Sandplain ist einer der globalen Biodiversitäts-Hotspots und besteht aus einer Dünenlandschaft mit dichter, sehr heterogener Strauchdecke, bei der die Rekolonisierung durch regelmäßig auftretende Feuer stattfindet. Das Projekt soll das Verständnis erhöhen, welche ökologischen Mechanismen dieses und andere Ökosysteme gegen unwirtliche Bedingungen stabilisieren, wie diese Mechanismen interagieren und welche dieser Mechanismen heute und in Zukunft von besonderer Bedeutung sind. Zu diesem Zweck werden wir ein ökohydrologisches Modell entwickeln, das die räumlich heterogene gekoppelte Dynamik von Wasser und Vegetation simuliert. Das Modell wird die Stärken zweier bisheriger Modelle in sich vereinen (Eneabba Vegetation: Esther et al. 2008, 2010, 2011; Ökohydrologie: Tietjen et al. 2009, 2010, Lohmann et al. 2012). Die Modellentwicklung und -anwendung wird eng mit umfangreichen Felduntersuchungen und Experimenten von Kooperationspartnern zu Bodenfeuchte, Wasserflüssen und Vegetationsdynamik unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen gekoppelt sein. Das Modell wird anschließend dazu verwendet, Szenarien zur Variabilität von Traits, der Artenzusammensetzung und der Landschaftsheterogenität auszuwerten. Dies wird dazu betragen die Mechanismen der Ökosystemresilienz und ihre Interaktionen unter heutigen Bedingungen zu verstehen, sowie die Rolle von verschiedenen Puffermechanismen und die daraus folgende zukünftige Resilienz von Ökosystemen unter Klimawandel abzuschätzen. Die Ergebnisse werden nicht nur unsere Kenntnis der spezifischen Ökosystemdynamik erhöhen, sondern auch eine neue Basis dazu bieten, Puffermechanismen und ihre Interaktionen in mediterranen Ökosystemen grundsätzlich zu verstehen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bodenvegetation ? Ökosystemresilienz ? Hydrodynamik ? Landschaftsökologie ? Synökologie ? Vegetation ? Feuerökologie ? Vegetationsdynamik ? Ökologische Nische ? Pflanzengesellschaft ? Strauch ? Resilienz ? Szenario ? Australien ? Klimaresilienz ? Anpassungsfähigkeit ? Artenvielfalt ? Artenzusammensetzung ? Dünenlandschaft ? Landschaftsstruktur ? Bodenfeuchte ? Biologische Anpassung ? Ökosystemforschung ? Digitales Landschaftsmodell ? Klimafolgen ? Klimaanpassung ? Ökosystemfunktion ? Landschaftswasserhaushalt ? Ökohydrologie ? Biodiversität ? Naturhaushalt ? Klimawandel ? Ökosystem ? Population ? Interaktionsanalyse ? Ökohydrologisches Modell ? Eneabba Sandplain ? Landschaftsökosystem ?

Region: Berlin

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Biologie - Biodiversität und Ökologische Modellierung (Betreiber*in)
• Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst - Außenstelle Münster (Mitwirkende)
• Murdoch University, School of Environmental Science (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Potsdam, Institut für Biochemie und Biologie, Lehrstuhl für Vegetationsökologie und Naturschutz (Mitwirkende)

Time ranges: 2015-02-01 - 2018-01-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Ecosystem resilience towards climate change - the role of interacting buffer mechanisms in Mediterranean-type ecosystems
  Description: Ecosystems are known to exhibit buffer mechanisms that reduce the impact of disturbances on vegetation and that prevent the system from easily shifting from one state to another. Buffering mechanisms can occur on the level of the population (e.g. trait variability), on the level of the community (e.g. substitution of one species by another with the same function), or on the level of the landscape (e.g. refuge sites, self organization). Although the role of single buffer mechanisms has been studied in several ecosystems, a thorough analysis of interacting buffer mechanisms on various scales is missing. Therefore, we often do not know what stabilizes ecosystems under present conditions and how this could change in the future. The aim of this project is therefore to first evaluate buffer mechanisms on different levels of an ecosystem in the species-rich Mediterranean-type shrublands of the Eneabba sandplain in south-western Australia and then to develop a general theory of buffer mechanisms in Mediterranean-type ecosystems. The Eneabba sandplain is a global biodiversity hotspot and consists of a landscape of dunes and interdunes covered by dense and spatially heterogeneous shrub vegetation with regular fire events that drive recruitment. In this project, we want to particularly understand the interacting mechanisms that stabilize this and other ecosystems against harsh environmental conditions and how the importance of each mechanism will shift under climate change. For this, we will develop an ecohydrological model, which simulates the spatially heterogeneous coupled dynamics of water and vegetation. The model combines the advantages of two existing models (Eneabba vegetation: Esther et al. 2008, 2010, 2011; ecohydrology: Tietjen et al. 2009, 2010, Lohmann et al. 2012), and its development and application will be closely accompanied by extensive field measurements and experiments of cooperation partners on soil moisture, water fluxes and vegetation dynamics under present and possible future climate conditions. Model experiments on trait variability, species composition and landscape heterogeneity will then help to asses the drivers of resilience under present conditions, to disentangle impacts of single buffer mechanisms, and to assess the role of different buffer mechanisms under climate change and the future resilience of the ecosystem. This will not only improve our site-specific knowledge of ecosystem dynamics, but will also provide a novel base to understand buffer mechanisms and their interactions in general. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1055941

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